施工中預防橋頭跳車的技術措施

河南中原高速公路股份有限公司 張曉 趙歡

施工中預防橋頭跳車的技術措施

河南中原高速公路股份有限公司 張曉 趙歡

橋頭跳車是高速公路運營和維護中常見的病害之一，也是困擾公路行業的一大難題。它不僅影響行車速度及其舒適性、安全性，而且還會使路面結構、橋梁結構遭到破壞，從而降低了高速公路的社會效益和經濟效益。因此，在道路工程施工中如何有效地減少或消除橋頭跳車現象，已成為高速公路建設與營運中亟待解決的問題。

一、橋頭跳車成因分析

1.橋頭兩側構造差異。橋臺和臺背回填路基的構造存在較大差異。橋臺一般由剛性很大的堅石砌筑或鋼筋混凝土澆筑而成，幾乎不發生變形，而臺背回填路基為柔性體，剛度較小，承受荷載后變形較大。在車輛荷載大量通過后，這一剛度差異，必然導致橋頭連接處產生較大不均勻沉降，俗稱“錯臺”，從而使高速行駛的車輛通過時出現顛簸跳躍，也叫橋頭跳車，見圖1。

2.設計問題。橋臺基礎通常做加固處理，沉降量小，臺背路基一般填土較高，且許多設計對填土類型和具體施工無特別要求。公路竣工通車后，在自重和交通荷載作用下，路堤填土產生固結壓縮的情況在不同土質路段是不一樣的。規范對不同填土類型的臺背路基沉降差值的控制尚無詳細標準，一般由設計單位根據實際填土類型，按經驗值各自確定指標進行設計。技術標準不明確是設計環節產生問題的主要原因。

3.施工問題。

（1）設備選擇限制。臺背回填施工距離橋頭太近，大型碾壓設備無法作業，只能采用小型機具壓實或人工夯實，因此土方壓實度很難得到保證，路橋連接處易產生較大的不均勻沉降，從而形成“臺階”。

（2）沒有嚴格地按照施工規范作業。施工時沒有按分層填筑、分層碾壓、分層檢測“三分法”施工；在每層填土厚度、碾壓遍數、壓實度等方面放松要求；檢測手段是否合理有效也值得商榷。

（3）工期安排不合理。規范要求，雨季一般不安排臺背填土作業。雨季土體含水量較高，即使添加石灰、粉煤灰、沙礫等，也不容易控制土體含水量，壓實度也難以達到施工標準，易出現較大塑性沉降從而產生跳車。

（4）橋臺填土沒嚴格按設計要求進行。設計一般要求在橋臺及5～10m長度引道內，用沙性土等材料填筑，對于非嚴寒地區的無透水性土，可就地取土經處理后填筑。但是很多施工單位在施工進度的壓力下、在利益的驅使下，常常“就地取材”，不對當地填土做任何處理就進行填筑，為以后運行中的大幅度沉降埋下禍根。

二、施工中預防橋頭跳車的措施

根據以上分析，橋臺與路堤連接處產生較大的不均勻沉降變形是引起橋頭跳車的直接原因。因此，在施工中可以從臺背地基、路基、路面等部分采取有效措施以彌補設計中的不足，盡量減小工后沉降，防止橋頭跳車現象的發生。

1.臺背不良地基處理。不良地基直接影響著路基和路面的性能，主要有軟土地基、黃土地基、膨脹土地基等幾種類型。

（1）臺背軟弱地基的處理，是控制橋頭跳車的重要措施。地基處理通常采用換填法、強夯法、排水固結法和振動碎石樁等技術，以提高地基強度和承載力，減小工后沉降量。當軟弱地基不深時，可換填當地沙礫或中粗砂，也可用石灰或水泥作淺層加固處理，然后進行適當的碾壓；強夯法也適用于淺層軟弱地基，利用強大的沖擊能將地基土壓密、振實，以加固地基土、減少不均勻沉降、縮短工期。軟弱地基較厚時，可對地基設置豎向排水體加載預壓，以縮短土體固結沉降時間，待沉降基本完成后再開展臺背回填作業。

（2）黃土地基受水浸濕后會產生較大的沉陷，處理措施通常有土墊層法、強夯法、沖擊輾壓和DDC法等。其中，DDC法即孔內深層強夯技術，綜合重錘夯實、強夯、土樁等地基處理技術的優勢，具有動能沖擊、高壓強、強擠密等特點，具有良好的應用前景。其主要適用于大面積濕陷性黃土地基以及濕軟黃土地基。

（3）膨脹土地基處理不當，會導致路基龜裂、邊坡失穩等病害，目前常采用預濕泡水法、機械方法、化學方法以及換土法進行治理。機械法是利用機械設備，將處于最佳含水量的土基壓實到規定壓實度，或在土基上采用加載的方法以限制土膨脹；采用化學法時，普遍采用石灰、粉煤灰、水泥等進行處理，通常在加入外摻劑后，土的性能可得到較大改善，膨脹量與膨脹壓力有不同程度的減小，并且在強度上會有所提高。資料顯示，施工中采用摻石灰改善取土場含水量時，每摻入1%的石灰，可降低含水量0.68%～1.29%。

2.臺背路基處理。

（1）選擇強度高、易壓實、摩擦角大且透水性好的材料作填料，如卵石土、碎石土、中粗砂粗顆粒材料，填料要求級配合理，縱向填筑長度須在5m以上。由于粗顆粒材料剛度大、壓實較快，故地基沉降較小，從而能夠控制總的沉降。材料良好的透水性也有利于臺背縫隙中滲入雨水的流動，減少其滯留時間。同時注重路基防排水，使滲水盡快排到路基外，避免因土體含水量增加而出現路基承載力下降和路橋連接處發生沉陷的現象。

（2）嚴格控制壓實質量。實踐表明，不適合大型壓實設備作業的臺背回填段路基，可采用強夯法處理。按照施工規程碾壓，消除壓實死角，保證壓實度達到95%以上。

（3）應用土工格柵處理橋頭過渡段。土工格柵可設置在搭板末端底部，也可全長布置，它既擴大了荷載作用面積，又減少了臺背填土的沉降變化，避免“二次跳車”的出現。由此可見，土工格柵可有效控制橋頭跳車，且費用較低。

（4）利用注漿技術加固路基。注漿法是通過鉆孔和利用注漿設備，將漿液注入路基，排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并充填土顆粒間的空隙，降低路基孔隙比；漿液凝固后與周圍土顆粒板結為一體，形成一個強度高、防水性好的結構物。注漿壓力和漿液濃度是保證注漿質量的重要因素，對于不同填料和形態的路基，需選取合理的注漿參數，以達到充填加固路基的目的。

3.臺背路面處理。

（1）設置橋頭搭板。橋頭搭板是預防橋頭跳車的常用方法之一，是將路橋連接處較大的不均勻沉降分散到搭板長度的范圍內，使路面縱坡控制在3‰～6‰內，從而達到消除橋頭跳車的目的。因此，搭板長度的選取至關重要。假定縱坡Δi為5‰，橋頭差異沉降量X為10cm，由式（1）計算可得到，完全依賴橋頭搭板緩和路面縱坡突變時搭板長度為17～33m。顯然，其經濟性較差，經驗表明實際施工中搭板長度一般選取4m，6m，8m為宜。

Δi≥X/L。

搭板的設置減少了車輛顛簸的現象，而搭板末端的路基由于應力集中通常會發生局部繼續沉降，引發二次跳車。為了改善搭板末端的受力狀態，搭板末端底部宜鋪設鋼筋混凝土結構的枕梁，將搭板傳遞來的荷載分散到更大面積的路基上。

然而，枕梁的設置易造成搭板下出現脫空現象，增加了板底部的彎拉應力，搭板出現斷裂的可能性增大。調查資料表明，在枕梁下方設置水泥穩定碎石層既為搭板提供了均勻支承，又改善了枕梁處應力集中的現象，從而消除二次跳車。

（2）預拋高處理。估算路基的工后沉降，綜合考慮行車舒適性，在橋頭路基頂面預留適宜的拋高量以預防橋頭跳車。該法可抵消一定的工后沉降，但因為預留沉降值不能影響新建公路的行車舒適性，故預防效果有限，只在道路養護處治時應用較多。

（3）設置過渡性路面。其基本思路是在橋頭一定范圍內鋪設過渡性路面，待路基沉降基本結束后，再重新鋪設原設計路面，從而消除路橋連接處的差異沉降現象。常用的過渡路面類型有預制混凝土六棱塊、條石鋪砌、半剛性過渡層及瀝青表處過渡層等。該法可有效消除工后沉降的影響，適用于路基沉降規律難以掌握的路段。